Сталь X4CrNiMo16-5-1 (EN 10272) закалка и отпуск QT900 — высокопрочная нержавеющая сталь для криогеники
Общие сведения
Мартенситная сталь марки X4CrNiMo16-5-1 согласно DIN EN 10272:2001-01 в состоянии закалки и отпуска с минимальным пределом прочности 900 МПа (QT900) предназначена для изготовления горяче- и холоднодеформируемых прутков для аппаратов под давлением. Материал выделяется высокой коррозионной стойкостью и отличной вязкостью при криогенических температурах до -200 °C. Особенно устойчива к воздействию воды, слабых кислот и оснований, окислительных кислот (азотной кислоты) и сред с низким содержанием хлоридов.
Физические и механические свойства
Общие свойства
| Свойство | Температура | Значение |
|---|
| Плотность | 20 °C | 7,56 – 7,70 г/см³ |
Механические свойства (QT900)
| Свойство | Температура | Значение | Примечание |
|---|
| Модуль упругости | 20 °C | 200 – 218 ГПа | |
| 100 °C | 195 – 213 ГПа | |
| 200 °C | 185 – 206 ГПа | |
| 300 °C | 175 – 198 ГПа | |
| 400 °C | 170 – 190 ГПа | |
| 500 °C | 180 ГПа | |
| 600 °C | 167 ГПа | |
| 700 °C | 150 ГПа | |
| Относительное удлинение | 20 °C | 16 % | |
| Относительное удлинение (поперечное) | 20 °C | 14 % | |
| Коэффициент Пуассона | 23 °C | 0,3 | Типично для мартенситных нержавеющих сталей |
| Модуль сдвига | 23 °C | 77 ГПа | Типично для мартенситных нержавеющих сталей |
| Предел прочности при растяжении | 20 °C | 900 – 1100 МПа | |
| Предел прочности при растяжении (поперечное) | 20 °C | 900 – 1100 МПа | |
| Предел текучести Rp0,2 | 20 °C | 700 МПа | |
| 100 °C | 660 МПа | |
| 150 °C | 640 МПа | |
| 200 °C | 620 МПа | |
| 250 °C | 600 МПа | |
| 300 °C | 580 МПа | |
| Предел текучести Rp0,2 (поперечное) | 20 °C | 700 МПа | |
Тепловые свойства
| Свойство | Температура | Значение | Примечание |
|---|
| Коэффициент линейного теплового расширения | 20 °C | 9,9·10⁻⁶ 1/К | |
| 100 °C | 1,03·10⁻⁵ 1/К | |
| 200 °C | 1,08·10⁻⁵ 1/К | |
| 300 °C | 1,12·10⁻⁵ 1/К | |
| 400 °C | 1,16·10⁻⁵ 1/К | |
| 500 °C | 1,19·10⁻⁵ 1/К | |
| 600 °C | 1,21·10⁻⁵ 1/К | |
| 700 °C | 1,24·10⁻⁵ 1/К | |
| 800 °C | 1,29·10⁻⁵ 1/К | |
| Макс. температура длительной эксплуатации | — | -200 … 0 °C | |
| Температура плавления | — | 1370 – 1530 °C | Типично для мартенситных нержавеющих сталей |
| Удельная теплоёмкость | 20 °C | 430 – 450 Дж/(кг·К) | |
| 100 °C | 482 Дж/(кг·К) | |
| 200 °C | 506 Дж/(кг·К) | |
| 300 °C | 525 Дж/(кг·К) | |
| 400 °C | 547 Дж/(кг·К) | |
| 500 °C | 576 Дж/(кг·К) | |
| 600 °C | 616 Дж/(кг·К) | |
| Теплопроводность | 20 °C | 15 – 16 Вт/(м·К) | |
| 100 °C | 17,2 Вт/(м·К) | |
| 200 °C | 18,6 Вт/(м·К) | |
| 300 °C | 20,0 Вт/(м·К) | |
| 400 °C | 21,2 Вт/(м·К) | |
| 500 °C | 22,3 Вт/(м·К) | |
| 600 °C | 23,3 Вт/(м·К) | |
| 700 °C | 24,1 Вт/(м·К) | |
| 800 °C | 25,5 Вт/(м·К) | |
| 900 °C | 26,9 Вт/(м·К) | |
| 1000 °C | 28,3 Вт/(м·К) | |
| Температуропроводность | 20 °C | 4,7 мм²/с | |
| 100 °C | 4,5 мм²/с | |
| 200 °C | 4,5 мм²/с | |
| 300 °C | 4,6 мм²/с | |
| 400 °C | 4,4 мм²/с | |
| 500 °C | 4,1 мм²/с | |
| 600 °C | 3,6 мм²/с | |
Электрические свойства
| Свойство | Температура | Значение |
|---|
| Удельное электрическое сопротивление | 20 °C | 8·10⁻⁷ – 9,06·10⁻⁷ Ом·м |
| 100 °C | 9,42·10⁻⁷ Ом·м |
| 200 °C | 9,87·10⁻⁷ Ом·м |
| 300 °C | 1,03·10⁻⁶ Ом·м |
| 400 °C | 1,08·10⁻⁶ Ом·м |
| 500 °C | 1,12·10⁻⁶ Ом·м |
| 600 °C | 1,18·10⁻⁶ Ом·м |
| 700 °C | 1,22·10⁻⁶ Ом·м |
| 800 °C | 1,24·10⁻⁶ Ом·м |
| 900 °C | 1,26·10⁻⁶ Ом·м |
| 1000 °C | 1,27·10⁻⁶ Ом·м |
Химический состав (масс. %)
| Элемент | Содержание |
|---|
| Углерод (C) | ≤ 0,06 |
| Хром (Cr) | 15 – 17 |
| Марганец (Mn) | ≤ 1,5 |
| Молибден (Mo) | 0,8 – 1,5 |
| Никель (Ni) | 4 – 6 |
| Азот (N) | ≤ 0,02 |
| Фосфор (P) | ≤ 0,04 |
| Кремний (Si) | ≤ 0,7 |
| Сера (S) | 0,015 – 0,03 |
Применение и преимущества
Сталь X4CrNiMo16-5-1 в состоянии QT900 применяется в криогенном машиностроении, химической промышленности и для аппаратов под давлением, работающих при экстремально низких температурах (до -200 °C). Повышенное содержание хрома (15–17%), никеля (4–6%) и молибдена (0,8–1,5%) обеспечивает превосходную устойчивость к точечной и щелевой коррозии в хлоридсодержащих средах, а также к напряженной коррозионной трещинообразовательности. Высокая прочность (σв ≥ 900 МПа) позволяет уменьшить вес конструкций при сохранении запаса прочности.
